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| 國內(nèi)化肥市場每日走勢評述 |
| 國內(nèi)尿素市場動態(tài)簡報 |
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| 專家建議：從源頭控制化學氮肥污染環(huán)境 http://www.cndojo.cn 2006-10-10 12:19:52 信息來源：科學網(wǎng) 瀏覽： |
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建議人： “中國濫用化肥和農(nóng)藥造成的污染，尤其是氮污染，已經(jīng)嚴重危害到人體健康和環(huán)境質量，中國過量施用化肥和農(nóng)藥已到極限�！边@是在2004年中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會年會上中外專家發(fā)表的意見。 建國以來，為解決糧食生產(chǎn)問題，國家大力發(fā)展化肥工業(yè)，化肥生產(chǎn)和消費用量不斷上升。根據(jù)統(tǒng)計資料，2004年我國生產(chǎn)氮肥3300萬t純氮，消耗能源1億噸標準煤以上，我國已成為世界最大的氮肥生產(chǎn)國，同時也是世界最大的氮肥消費國�；瘜W氮肥的使用，在提高作物產(chǎn)量、保障我國的糧食安全方面發(fā)揮了巨大作用，但過量施氮已形成了嚴重的面源污染。按2002年用肥和種植面積計，我國平均施氮肥量為美國的2.88倍、巴西的5.79倍、澳大利亞的8.85倍。而且，我國不同地區(qū)的化肥施用量嚴重不均，據(jù)調查，用量最高的200個縣，年均施氮量為522kg/ha，花、果、蔬菜單季施化肥量甚至高達569kg/ha～2000kg/ha。不合理施肥的結果是氮肥利用率極為低下，一般僅10%～30%，絕大部分氮肥揮發(fā)至空氣中和流入江河湖海，造成一系列的嚴重危害，如：水體、空氣、食物受污染，威脅人畜健康；自然界生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性降低；農(nóng)作物病蟲害加重，土壤結構受破壞，肥力降低。 如此大范圍的面源污染，只可從源頭控制來解決。除合理施用化肥以及無機、有機肥配合施用外，一個更重要的途徑是充分發(fā)揮豆科作物—根瘤菌共生固氮作用。這是一個既不消耗礦質能源且環(huán)境友好，又能減少化學氮肥用量并提高土壤肥力的有效途徑。 豆科作物—根瘤菌共生體在農(nóng)作物種植體系中的獨特作用 豆科植物的突出特點是能與根瘤菌結瘤形成共生體，在自然環(huán)境中，在常溫、常壓下，將大氣中的氮氣轉化成氨，直接提供給植物做氮素營養(yǎng)；豆科植物根深葉茂，可從土壤深處吸收水分和養(yǎng)分；根瘤菌的分泌物還能溶解土壤中的鐵、磷、鉀、鎂、鈣等礦物。因而，豆科植物生命力極強，是荒漠貧瘠地的先鋒生物。在自然界中，已知200多屬細菌中含有固氮菌株，而根瘤菌與豆科植物共生固氮效率最高，據(jù)FAO估算，全球生物固氮量約為2.0億t/yr，而豆科植物—根瘤菌共生固氮量占其中的65%～70%。豆科植物所固定的氮可以提供該植物生長所需氮素營養(yǎng)的50%～80%，甚至100%，其地下部分含氮占植株總氮的30%～35%，殘體分解后可有效提高土壤肥力。 表1中列舉幾種栽培豆科作物的固氮量，不同種類的豆科植物因與之共生的根瘤菌不同以及環(huán)境條件的影響，所固定的氮量有很大的變異幅度，通過科學技術進行調控，有可能實現(xiàn)其最大固氮量。 不同豆科植物每個栽培季的固氮量（KgN·ha-1）
豆科與禾本科及經(jīng)濟作物實行間、套、輪作時可以為間作和后茬作物提供氮素營養(yǎng)，補充礦質養(yǎng)分，提高其產(chǎn)量。文獻報道豆科作物一般可為間作或混播的其他作物提供所需氮素30%～60%。最近，我國科學家們發(fā)現(xiàn)，豆、禾間作還能促使豆科更多的結瘤固氮，獲得雙高產(chǎn)。中國農(nóng)業(yè)大學植物營養(yǎng)系在甘肅進行的蠶豆玉米間作試驗田中，在施氮肥225kg/ha情況下，間作蠶豆的產(chǎn)量比單作地的提高63.7%，達到單產(chǎn)8202kg/ha，玉米比單作產(chǎn)量提高17.3%，達到10886kg/ha，雙雙達高產(chǎn)水平。這是因為豆、禾植株生長靠近，根系交織，禾本科競爭吸走了豆科根際的營養(yǎng)，即排除了豆科根瘤菌“氮阻遏”的障礙。所謂“氮阻遏”，是指所有固氮生物在有化合氮的環(huán)境中均不固氮，因它的固氮酶合成和活性受化合氮抑制。近幾十年，不少科學家研究用基因工程手段解決這個問題，但尚未得到可實際應用的結果。今天，我們發(fā)現(xiàn)用中國農(nóng)民幾千年來所采用的間套作措施，解決了對豆科植物施氮肥與生物固氮這個大矛盾，的確令人振奮。這個矛盾的解決，為豆、禾間套作提供了重要的科學依據(jù)，值得進一步揭示其作用機制，更充分地發(fā)揮該措施在增進生物固氮中的作用。 豆科與其他作物輪作也是節(jié)省氮肥、改良土壤的良好措施。在不施肥的情況下，玉米、豆科作物輪作，可提高玉米產(chǎn)量235kg/ha～265kg/ha。種植草木樨后，再種小麥、谷子、糜子、高粱、玉米等作物，有40%～100%的增產(chǎn)效果。江蘇如皋市龍舌鄉(xiāng)于1995年示范種植70ha棉花與荷蘭豆輪作，荷蘭豆嫩莢平均產(chǎn)量7500kg/ha，干豆粒2250kg/ha，皮棉1350kg/ha，產(chǎn)值4.8萬元，經(jīng)濟效益十分可觀。 國內(nèi)外豆科植物—根瘤菌固氮體系的利用現(xiàn)狀 目前，國際上豆類種植最多的為大豆和苜蓿。美國的4大作物（棉花、大豆、小麥、苜蓿）中，兩個為豆科，因此，他們充分發(fā)揮了豆科植物—根瘤菌固氮體系的作用。1997年，美國豆科植物—根瘤菌固定的氮已達620萬t，占美國當年消耗氮肥1130萬t的55%以上。隨著豆科種植業(yè)的發(fā)展，至2002年美國化學氮肥消耗量已降至1087余萬t。澳大利亞曾在草地和農(nóng)田引進過很多豆科牧草和作物，對篩選與之匹配的根瘤菌也做了大量研究，豆科—根瘤菌固氮已成為該國農(nóng)牧種植業(yè)的主要肥源，早在1990年時，他們年消耗化學氮肥44萬t，而豆科植物固定的氮肥卻有140萬t，是化學氮肥使用量的3倍以上。他們現(xiàn)在計劃種植包括苜蓿的永久草地作為穩(wěn)定的生物固氮途徑。阿根廷、巴西這些發(fā)展中國家也積極發(fā)展豆類種植，阿根廷1961年大豆種植面積僅980ha，至2003年增至1242萬ha，單產(chǎn)2801kg/ha，居世界第一；巴西1961年的大豆面積24萬ha，至2004年增至2147萬多ha，總產(chǎn)達4920.5萬t，占世界總產(chǎn)量的24.1%。巴西經(jīng)反復試驗證明，種植大豆時，接種有效根瘤菌劑，與施肥150kgN/ha，甚至400kg N/ha的大豆相比，產(chǎn)量無大差異，平均大豆單產(chǎn)為2790kg/ha，(最高可達4000kg/ha)。所以巴西種大豆全部不施氮肥，只接種有效根瘤菌，大豆產(chǎn)量僅次于阿根廷，為世界第二，每年僅節(jié)約的氮肥價值就達25億美元之多。為此，巴西已計劃長期將生物固氮作為植物的氮源，并制定了豆科作物改良牧場的計劃。拉丁美洲豆、禾間作種植也成為主要生產(chǎn)體系。上述國家近10年來化學氮肥的消耗量均逐年降低，有力地證明發(fā)展豆科植物的種植，接種相匹配的高效根瘤菌完全可以減少化學氮肥用量和保持作物產(chǎn)量。 我國古時就已盛行豆、禾間、套、輪作種植模式。20世紀50年代起，在幾位歸國的土壤微生物學專家的帶領下，對我國大豆、花生、紫云英根瘤菌接種，進行過大面積的試驗研究和推廣應用，收到很好效果；60年代至70年代，南方水稻產(chǎn)區(qū)普遍實行水稻—紫云英的輪作制度，既提高了水稻產(chǎn)量，又緩解了當時化肥緊缺的局面。但是由于大量糧食的需求，化肥的發(fā)展，豆類作物的種植面積曾有高達20%的萎縮，根瘤菌的研究和應用也陷入低潮。目前，我國每年大豆種植約800萬公頃，花生400萬～500萬公頃，加上苜蓿、其他豆科糧食、蔬菜、牧草、中藥、綠肥等，總面積已不算很小，但過分依賴化肥，反而抑制了豆科植物—根瘤菌共生固氮作用，造成嚴重浪費及不良后果。目前，國內(nèi)雖有少數(shù)根瘤菌劑生產(chǎn)企業(yè)，屬起步階段，產(chǎn)量低、使用面積小。據(jù)了解，大豆接種根瘤菌面積僅為2%左右。 我國豆科植物和根瘤菌研究現(xiàn)狀 1.大容量的根瘤菌資源庫和頗具實力的研究應用隊伍 盡管上世紀70年代后期以來，我國豆類種植與根瘤菌應用均呈萎縮之勢，但少數(shù)單位對根瘤菌的研究仍在堅持。如中國農(nóng)業(yè)大學（原北京農(nóng)業(yè)大學）根瘤菌課題組自上世紀70年代始，在科技部特別是國家自然科學基金委的資助下，先后組織了全國20個單位的同行對我國32個�。ㄊ校┒箍浦参锝Y瘤情況進行了調查，并采集、分離根瘤菌，建成了國際上最大的根瘤菌庫（CCBAU），保藏根瘤菌7000多株；對其中3000多株菌進行了表型和遺傳型性狀詳細研究，發(fā)現(xiàn)了一大批抗逆性很強的種質資源；應用現(xiàn)代細菌分類技術，對大量菌株進行了分類和系統(tǒng)發(fā)育研究，發(fā)表了兩個根瘤菌新屬（國際上總共只有4個大屬）、15個新種，為根瘤菌接種事業(yè)準備了充足的種質資源；在深入研究根瘤菌的地理分布及與宿主植物共生關系后，提出根瘤菌接種的新見解，即接種的根瘤菌必須與豆科植物的共生遺傳特性相匹配，并要與環(huán)境相適應。與此同時，該課題組已培養(yǎng)了研究生近80名，有些已成為國內(nèi)外該領域的骨干，在我國西北、西南、華北、華中、華南、東北均有分布，為我國根瘤菌事業(yè)準備了優(yōu)秀的領軍人才。 2.豆科植物育種工作取得顯著進展 近年來，我國在大豆育種方面取得了顯著進展，收集了大量種質資源，充分利用雜種優(yōu)勢，改進制種技術，先后選育出南農(nóng)、中黃、黑農(nóng)、冀豆系列等優(yōu)良品種，在生產(chǎn)上大面積推廣應用；大豆花葉病毒病株系劃分、大豆胞囊線蟲病抗性機理及防治取得重要進展。苜蓿育種研究也取得了可喜成就，育成了甘農(nóng)系列苜蓿品種，以及我國唯一的耐鹽苜蓿品種“中苜一號”等�！爸熊僖惶枴痹诤}量0.4%～0.5%的土壤正常生長，干草產(chǎn)量可達15000kg/ha以上。 上述卓有成效的工作為我國廣泛應用豆科作物—根瘤菌共生體系提供了良好的種質資源基礎和技術貯備。 幾點具體建議 1.發(fā)揮豆科作物和牧草在復種模式中的作用 我國在耕地日趨萎縮的情況下，為確保糧食安全，發(fā)展復種是糧食播種面積保持在1.1億公頃以上的主要保證。目前復種指數(shù)還大有潛力可挖。我國當前主要復種模式多是禾本科作物之間的間、套、輪作。我們建議在這些間套輪作系統(tǒng)中加入一茬豆科作物；水稻田休閑時播種豆科綠肥作物或短季豆類作物；將我國大豆產(chǎn)區(qū)也建成豆、禾輪作體系；在我國西北灌溉區(qū)繼續(xù)發(fā)展蠶豆/玉米間套，小麥/大豆間套種植；在華北地區(qū)恢復花生/玉米或大豆/玉米間套作；在農(nóng)牧區(qū)實行草田輪作套種，這也是農(nóng)牧區(qū)發(fā)展畜牧業(yè)的重要飼草來源。 此外，我國有4億ha草地，在使用的約2.6億ha，經(jīng)過改良的僅只1%，草地質量差，平均要2ha草地才能承載1個羊單位，與世界牧草發(fā)達國家有數(shù)十倍的差距；單位草地面積產(chǎn)值僅為澳大利亞的1/10，荷蘭的1/50；我國整個畜牧業(yè)產(chǎn)值只占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的30%，而世界農(nóng)牧業(yè)發(fā)達國家通常在50%以上，如美國為60%以上、德國為73%。我國要提高畜牧業(yè)產(chǎn)值在農(nóng)業(yè)產(chǎn)值中的比例，必須大力發(fā)展牧草種植業(yè)，進行草場改良，多種豆科牧草，接種根瘤菌，進行豆、禾混播。苜蓿和斜莖黃芪等均是優(yōu)質豆科牧草，為當今西部農(nóng)牧民種草之首選。 2.加強根瘤菌的應用基礎研究 豆科植物與根瘤菌兩者均不能單獨固氮，必須適宜匹配形成根瘤共生體才能固氮，在未種過豆科植物的土壤中常常缺少能與該植物匹配良好的根瘤菌，或者有可以與之結瘤、但固氮能力低下的土著菌，僅是消耗宿主的營養(yǎng)而很少固氮，因此要獲高固氮效果必須接種與之匹配且高效固氮的根瘤菌，必須先進行自然選種，也可對菌株進行分子生物學技術改造，篩選出高固氮、高競爭結瘤、高抗逆（如耐酸、耐堿、耐鹽、耐高溫、耐受農(nóng)藥等）及存活力強的菌株制作接種劑；同時，接種劑質量、劑型、使用方法，以及配套的農(nóng)機具、使用菌種的復壯等問題也亟待研究解決，否則這些技術問題將形成措施落實的瓶頸。所以除基礎研究外，還必須加強根瘤菌應用基礎研究。這需要國家作必要的經(jīng)費投入，開展研究，使之為根瘤菌接種劑產(chǎn)業(yè)化提供技術支撐。 3.多學科聯(lián)合，注重豆科作物品種選育與根瘤菌匹配研究結合 豆科作物品種選育有別于其他作物，不應看重作物從土壤吸肥能力，而應注重與良好的根瘤菌匹配，形成新品種與優(yōu)良根瘤菌組合，獲得共生體高效固氮能力。因此，應加強學科聯(lián)合，使我國豆科作物育種與根瘤菌匹配相結合，選育出既高產(chǎn)、優(yōu)質，又高效固氮的豆科植物—根瘤菌共生體系。 4.設立相應機構保證根瘤菌劑質量 進行根瘤菌接種，菌劑質量是關鍵。根據(jù)澳大利亞百年來的經(jīng)驗，需設立相應的技術機構，隨時研究解決菌劑生產(chǎn)中的問題，嚴格檢驗產(chǎn)品質量。關于根瘤菌應用最好納入到我國沃土工程中去。 很多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的實踐經(jīng)驗已充分證明，增加豆科作物種植、接種高效根瘤菌，能大量固定大氣中的氮，不僅供豆科作物本身利用，還可給與之間、套、輪作的禾本科作物及經(jīng)濟作物提供氮素營養(yǎng)，活化礦質元素，并能減少病、蟲危害。因此，建議在我國西部退耕還林還草地區(qū)，多種豆科植物；在全國農(nóng)牧種植業(yè)中，改進種植模式，廣泛發(fā)展豆科作物與禾本科作物及經(jīng)濟作物的間套輪作，給豆科作物接種高效根瘤菌，充分發(fā)揮其固氮作用。這一方式可為國家節(jié)約大量氮肥，既減少能源消耗、保護環(huán)境，又能提高農(nóng)民收入、確保糧食安全，還能提高土壤肥力，保障農(nóng)、牧業(yè)持續(xù)發(fā)展。這是一項利在當代并持續(xù)千秋的事業(yè)，希望能在我國農(nóng)、林、牧種植業(yè)中及早廣泛推行。
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